====== 5. Cvičení - Paralelní programy pro SMS (jazyk C + OpenMP) ======

Znění úkolů pro cvičení: {{courses:A4M36PAP:tutorials:05:05_cviceni_zadani.pdf|}}\\
Předpřipravený program pro ostření obrazu (pro 4. úkol): 
  * win {{courses:A4M36PAP:tutorials:05:program_ostreni_obrazu.zip|}} 
  * linux {{:courses:a4m36pap:tutorials:05:program_ostreni_obrazu_linux.zip|}}
\\ \\ 
Měření času vykonávání části programu pod Win pomocí //QueryPerformanceCounter//() z knihovny //windows.h//:
<code C>
  LARGE_INTEGER start, stop, frequency;
  long overhead;
  QueryPerformanceFrequency(&frequency);
  QueryPerformanceCounter(&start);
  QueryPerformanceCounter(&stop);
  overhead = stop.QuadPart-start.QuadPart;
  
  //------------------------------
  QueryPerformanceCounter(&start);
  // ...
  QueryPerformanceCounter(&stop);
  //------------------------------

  cout << " Beh sledovane casti programu trval: "
       << 1000*(stop.QuadPart - start.QuadPart - overhead)/(double)frequency.QuadPart
       << " ms" << endl;
</code>
\\ \\ 
Pro měření času pod linuxem lze použít //clock_gettime//() z knihovny //time.h//.
<code C>

    struct timespec start, stop;
    double elapsed;
    
    //------------------------------
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);
    // ...
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &stop);
    //------------------------------

    elapsed = ( stop.tv_sec - start.tv_sec )*1000
             + (double)( stop.tv_nsec - start.tv_nsec )/(double)1000000;
    printf( " Beh sledovane casti programu trval: %lf ms\n", elapsed);
</code>
\\ \\ \\ 
-------
\\ 
Soubory k instalaci (pro domácí přípravu):

  - Cygwin 1.7  (C/C++ a OpenMP) http://www.cygwin.com/
  - MPICH 2, Win IA32  (knižnice MPI) http://www.mcs.anl.gov/research/projects/mpich2/
  - NetBeans IDE s podporou C/C++ http://netbeans.org/downloads/index.html

Pozn.: Instalace NetBeans není nevyhnutná. Pohodlně psát programy je lze i v poznámkovém bloce (http://notepad-plus-plus.org).
\\ \\ \\ 
Při instalaci Cygwin je nutno přiznačit následující součásti v devel (development) balíčku:
    *  binutils
    *  gcc core
    *  gcc g++
    *  gcc mingw core
    *  gcc mingw g++
    *  gdb
    *  libboost
    *  make
    *  mingw runtime

Automaticky přiznačované součásti instalovat taktéž.
\\ \\ \\
V případě, že se rozhodnete používat NetBeans:
<note>
Pro programování v NetBeans je pak pro správnou funkčnost potřeba přidat cestu k nainstalovanému Cygwin-u k 
stávajucímu %PATH%. Například v příkazovém řádku příkazem: setx path "%path%;C:\Cygwin \\ 

Taktéž je potřeba vykonat: setx path "%path%;C:\Program Files (x86)\MPICH2\bin

Potřebná nastavaní v prostředí NetBeans IDE: \\ 
Nástroje -> Předvolby -> C/C++ -> karta "Build Tools" -> Tool Collection -> Add.. -> Cygwin \\
Nástroje -> Předvolby -> C/C++ -> karta "Code Assistance" -> Tool Collection -> Cygwin \\
a přidat mezi Include directories: C:\Program Files (x86)\MPICH2\include


Na kartě "Build Tools" v témže okně (Nástroje -> Předvolby -> C/C++) by mělo být nastaveno:
  * Base Director: C:\Cygwin\bin
  * C compiler C:\Cygwin\bin\gcc.exe
  * C++ Compiler: C:\Cygwin\bin\g++-3.exe
  * Assembler: C:\cygwin\bin\as.exe
  * Make Command: C:\Cygwin\bin\make.exe
  * Debugger: C:\Cygwin\bin\gdb.exe
</note>

Nastavení NetBeans pro správnou kompilaci vytvářených programů:
<note>
**OpenMP**:  \\ 
Soubor -> Project Properties:

  C Compiler:
    - Additional Options: -fopenmp

 \\ 
-----------------------------------------------------------------------------------
 \\ 
**MPI**:  \\ 
Soubor -> Project Properties:

  C Compiler:
    - Include directories: .../Program Files/MPICH2/include
  Linker:
    - Additional Library directories: .../Program Files/MPICH2/lib
    - Libraries: mpi.lib


 \\ 
-----------------------------------------------------------------------------------
 \\ 
**OpenMP & MPI**:  \\ 
Soubor -> Project Properties:

  C Compiler:
    - Include directories: .../Program Files/MPICH2/include
    - Additional Options: -fopenmp
  Linker:
    - Additional Library directories: .../Program Files/MPICH2/lib
    - Libraries: mpi.lib
</note>


Kompilace programu program.c z příkazového řádku Cygwin "Cygwin Bash Shell" (čili bez použití NetBeans) pomocí g++ (gcc, mpiCC):
<note>
**OpenMP**:  \\ 
  g++ program.c -fopenmp

 \\ 
-----------------------------------------------------------------------------------
 \\ 
**MPI**:  \\ 
  g++ program.c -I"C:\Program Files\MPICH2\include" -L"C:\Program Files\MPICH2\lib"  -lmpi


 \\ 
-----------------------------------------------------------------------------------
 \\ 
**OpenMP & MPI**:  \\ 
  g++ program.c -fopenmp -I"C:\Program Files\MPICH2\include" -L"C:\Program Files\MPICH2\lib"  -lmpi
</note>

Testovací program program.c:
<note>
**OpenMP**:
<code C>
#include <stdio.h>
#include <omp.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  int iam = 0, np = 1;

 #pragma omp parallel default(shared) private(iam, np)
  {
    np = omp_get_num_threads();
    iam = omp_get_thread_num();
    printf("Hello from thread %d out of %d \n", iam, np);
  }
  
  return 0;
}
</code>
 \\ 
-----------------------------------------------------------------------------------
 \\ 
**MPI**:
<code C>
#include <stdio.h>
#include "mpi.h"
 
int main(int argc, char *argv[]) {
  int numprocs, rank, namelen;
  char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
 
  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &numprocs);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
  MPI_Get_processor_name(processor_name, &namelen);
 
  printf("Hello from process %d out of %d on %s\n",
          rank, numprocs, processor_name);
 
  MPI_Finalize();
  return 0;
}
</code>
 \\ 
-----------------------------------------------------------------------------------
 \\ 
**OpenMP & MPI**:
<code C>
#include <stdio.h>
#include "mpi.h"
#include <omp.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  int numprocs, rank, namelen;
  char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];
  int iam = 0, np = 1;

  MPI_Init(&argc, &argv);
  MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &numprocs);
  MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
  MPI_Get_processor_name(processor_name, &namelen);

 #pragma omp parallel default(shared) private(iam, np)
  {
    np = omp_get_num_threads();
    iam = omp_get_thread_num();
    printf("Hello from thread %d out of %d from process %d out of %d on %s\n",
           iam, np, rank, numprocs, processor_name);
  }

  MPI_Finalize();
  return 0;
}
</code>
</note>

Pozn.: Nezapomeňte mít potřebné knihovny v adresáři s vlastním programem (typicky: cyggcc_s-1.dll, cyggomp-1.dll, cygstdc++-6.dll, cygwin1.dll).